Conocimientos estructurales sobre las vías evolutivas de las enzimas biosintéticas de la oxilipina

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología Estructural Biología estructural.
• Ciencias de las plantas Ciencias de las plantas.

Sus antecedentes:

• La vía de la oxilipina sintetiza jasmonatos y volátiles de hojas verdes (GLV), cruciales para la defensa y el aroma de las plantas.
• La Allene oxide synthase (AOS) y la hidroperoxide lyase son enzimas clave en esta vía, pero sus mecanismos de reordenamiento del sustrato siguen sin estar claros.

Objetivo del estudio:

• Para determinar las estructuras cristalinas de la Arabidopsis thaliana AOS.
• Para aclarar el mecanismo catalítico de AOS en la producción de jasmonatos y GLVs.
• Para investigar la historia evolutiva de los genes biosintéticos de la oxilipina.

Principales métodos:

• Cristalografía de rayos X de Arabidopsis thaliana AOS (libre y complejo con análogos).
• Mutagénesis dirigida al sitio de los residuos del sitio activo de AOS.
• Análisis bioinformáticos y bioquímicos de enzimas relacionadas entre especies.

Principales resultados:

• Las estructuras cristalinas de AOS revelaron un sitio activo inusual con un sistema pi aromático que controla los intermediarios de radicales/cationes.
• La mutación de un residuo de un sitio activo clave convirtió AOS en una enzima biosintética de GLV.
• El análisis evolutivo identificó enzimas homólogas en bacterias, corales y anfioxos, lo que sugiere orígenes antiguos.

Conclusiones:

• El estudio proporciona una comprensión mecanicista de la AOS y su doble papel en la biosíntesis de la oxilipina.
• La ingeniería enzimática puede cambiar la función AOS entre la producción de jasmonato y la de GLV.
• Los genes biosintéticos de oxilipina tienen una profunda historia evolutiva, presente en el antepasado común de las plantas y los animales.